Автоматическая система покраски кузова автомобиля

Находясь в запыленной атмосфере с высококонцентрированными вредными веществами, рабочие подвергаются воздействию пыли и паров. Вредные вещества оседают на кожном покрове, попадают на слизистые оболочки полости рта, глаз, верхних дыхательных путей, заглатываются в пищеварительный тракт, вдыхаются в лёгкие [32].

Для предотвращения острых заболеваний и профессиональных заболеваний содержание вредных веществ, растворенных в воздухе, не должно превышать предельно допустимых концентраций. Биологическое действие и предельно допустимые концентрации компонентов входящих в состав используемых материалов приведены в таблице 4.

Таблица 4. Биологическое действие, класс опасности и ПКД в воздухе рабочей зоны исходных компонентов эмалей и лаков Компонент Характер токсичности и действие Класс опасности ПКД в воздухе рабочей зоны Сернистый ангидрид Поражение бронхов, вызывает профилактивнокреточную реакцию в легких. При длительном воздействии возможен пневмокониоз. 3 10 мг Петролейный эфир При отравлении наблюдается поражение нервной системы, крови, желудочнокишечного тракта, сердечнососудистой системы, половой системы, нарушение течения беременности. 1 0.01мг Бутилацетат Подобно действию других растворителей, вызывает угнетение активности ферментов, оказывает эмбриотропное и гонадотропное действие. __ __

4.

2. Расчеты освещения и вентиляции на участке

Годовой расход электроэнергии на освещение (кВт· ч) определяется по формуле

где — коэффициент спроса осветительных нагрузок;

— годовое число часов использования осветительной нагрузки, определяется в зависимости от географической широты местности, числа рабочих смен и рода осветительной нагрузки;

— суммарная номинальная (нагрузка) мощность осветительных приборов, определяется исходя из того, что должны быть обеспечены достаточная освещенность рабочего места и деталей, постоянство освещенности, отсутствие резкой разницы в яркости освещения отдельных участков рабочего места, отсутствие резких теней. Чем мельче детали и чем меньше они пропускают света, тем больше должно быть освещение.

Различают установки общего освещения, предназначенные для освещения как рабочих мест так и всего цеха, и установки местного освещения для непосредственного освещения деталей, собираемых узлов и т. п., располагаемые в непосредственной близости от этих объектов [14].

Кроме общего и местного освещения, предусматривается освещение безопасности, установки которого должны получать питание независимо от светильников общего и местного освещения.

В установках общего освещения, применяемых в разборочно-сборочных цехах, а также на участках окраски, светильники располагаются равномерными рядами. При освещении линии светильники желательно располагать с ориентировкой на рабочие места. Местное освещение в комбинации с общим освещением рекомендуется применять в отделениях дефектовки, где приходится пользоваться измерительным инструментом, у стационарных постов, у слесарных верстаков, на металлорежущих станках и т. п.

Определяем количество ламп на каждом посту по следующей формуле

где — нормативная средняя освещенность данного поста, ЛК;

— площадь поста, м2;

— коэффициент использования светового потока, определяемый в зависимости показателя, учитывающего форму помещения;

— световой поток одной лампы;

— коэффициент запаса освещения.

где — высота подвеса светильника, м;

a и b — ширина и длина помещения, м.

Для зоны окрасочных работ:

Общее количество ламп в цехе:

Техническая характеристика ламп ЛД- 40:

=35 ЛК;

=2500 ЛМ;

N=40 Вт;

Вт.

Вт.

Годовой расход электроэнергии Wг потребителями (электродвигатели, трансформаторы, электронагревательные устройства и др.) определяется по формуле

где — действительный годовой фонд времени оборудования в одну смену, ч;

— коэффициент сменности;

— суммарная активная мощность потребителей, кВт.

кВт Ориентировочно площадь окон (остекления), обеспечивающая нормальную освещенность, определяем по формуле:

где — площадь пола, м2;

— коэффициент естественной освещенности;

— коэффициент, учитывающий потери света от загрязнения остекления, принимаемое для авторемонтных предприятий равным 0,6.

м2.

Определяем число окон в помещении:

м2.

Число окон в производственных помещениях принимаем равным 34.

Вентиляционные устройства в помещениях производственного предприятия предназначены для улучшения условий труда, уменьшения запыленности и задымленности воздуха, повышение сохранности оборудования [15].

Чаще всего вентиляция бывает приточновытяжной. В зависимости от перемещения воздуха вентиляция подразделяется на естественную и механическую. В данном проекте принята механическая вентиляция. В цехах и участках установлены вытяжные вентиляционные установки, которые удаляют воздух непосредственно от мест образования или выхода вредных выделений. Данные по потребности в вентиляции участкам цеха сведем в таблицу 5.

Таблица 5. Распределение воздухообмена по участкам Наименование участка Объем участка, м3 Часовая кратность воздухообмена, м3/ч Объем удаляемого воздуха, м3 Конвейерный участок 720 5 3600

Агрегатный участок 2160 3 6480

Малярный участок 1440 5 7200

Настроечный участок 1440 2 2880

Сварочный участок 1360 2 1720

Участок электрооборудования 1360 2 1720

Участок остекления 2320 2 4640

Участок ОТК 4320 2 8640

Определив по приведенным данным объем удаляемого воздуха, можно подобрать вентилятор. Мощность (кВт) расходуемая вентилятором подсчитывается по формуле:

где L — объем воздуха перемещаемого вентилятором, м3/ч;

H — давление, развиваемое вентилятором, Па;

— коэффициент полезного действия вентилятора.

Принимаем вентиляторы высокого давления, которые развивают давление до 4905

Памодель А10−10, электродвигатель модель А02−72−4.

Удаляемый из производственных помещений воздух должен компенсироваться поступлением такого же количества приточного свежего воздуха. Для подогрева входящего воздуха устанавливаются калориферы.

Количество тепла (Дж/с), необходимое для нагревания поступающего в помещение холодного воздуха, определяется по формуле

где L — объем проходящего через калорифер воздуха, м3/с;

v — удельная масса воздуха, кг/м3;

c — теплоемкость воздуха, ;

— температура воздуха, до которой должен быть нагрет поступающий воздух;

— температура поступающего в калорифер воздуха, г.

Дж/с Зная количество тепла, необходимого для нагревания поступающего воздуха, можно определить необходимую поверхность (м2) калорифера

где W — количество тепла, необходимое для нагревания поступающего через калорифер холодного воздуха, Дж/с;

— коэффициент теплоотдачи калорифера, ;

— температура поступающей в калорифер воды, град;

— т6емпература выходящей из калорифера воды, град;

— коэффициент запаса калорифера.

м2.

4.

3. Выводы по главе 4

В рамках данного раздела были разработаны меры по снижению влияния опасных и вредных производственных факторов на работников окрасочного участка. Также были разработаны меры по повышению эргономических характеристик производственных помещений в части улучшения системы искусственного освещения и приточновытяжной вентиляции на участке.

Глава 5. Экономический раздел

5.

1. Определение стоимости разработки системы

В состав группы разработчиков проектируемой системы входят следующие штатные единицы:

ведущий инженер (должностной оклад 16 600 руб/мес);

инженерконструктор 1-й категории (должностной оклад 14 280 руб/мес);

инженерконструктор 2-й категории (должностной оклад 12 598 руб/мес);

техник (должностной оклад 10 597 руб/мес).

Перечень основных этапов ОКР при разработке автоматизированной системы для покраски кузовов автомобилей.

1 этап:

подготовительный (разработка технического задания) — подбор и изучение технической литературы, патентов, аналогичных систем.

Результатом данного этапа должно быть сформулированное техническое задание и аналитический обзор существующих технологий и аналогов.

2 этап:

разработка и рассмотрение эскизного проекта (совокупности первичных технологических решений, которые должны содержать принципиальные конструктивные и технологические решения, дающие общие представления о системе и принципе ее работы) — разработка различных вариантов реализации системы, проведение проверочных экспериментов, уточнение требований, разработка рекомендаций к методике построения.

Результатом должен быть подробный эскизный проект.

3 этап:

разработка и рассмотрение технического проекта (совокупность технологических и технических описаний, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление о разрабатываемой системе и исходные данные для разработки рабочей документации) — разработка алгоритмов работы, узлов, автоматики, расчеты потребных технических ресурсов.

Результаткомплект конструкторской документации.

4 этап:

разработка и рассмотрение рабочего проекта (совокупности рабочих документов, разработка полной и подробной технологии построения системы, инструкций о методах испытания, разработка проекта технических условий), разработка технологических процессов, инструкций по эксплуатации, составление и согласование технического задания на выполнение экспериментального полнофункционального модуля.

Результаткомплект технологической документации и утвержденное ТЗ на опытный полнофункциональный модуль.

5 этап:

написание и тестирование полнофункциональной системы, корректировка технической документации по результатам испытаний и тестирования в производственных условиях.

Результатопытный образец системы и откорректированная документация.

6 этап:

составление технического отчета по теме и предоставление технической документации и полнофункционального комплекта РКД заказчику.

Результатутверждение технического отчета по теме.

Таблица 6. Расчет трудозатрат по рабочему времени Этап Содержание работ Колво исполни-телей Должность Продолжи-тельность, дней Подготовительный Ознакомление с заданием на проектирование 4 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к, Инженерконструктор 2к, техник 30 Изучение литературы 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 120 Изучение аналогов 2 Инженерконструктор 2к, техник 110 Разработка ТЗ на проектирование 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 2к 50 Эскизный Анализ и разработка функциональной схемы, алгоритмов функционирования системы 3 Инженерконструктор 1к, Инженерконструктор 2к, техник 60 Проработка системы в целом 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 20 Составление пояснительной записки к эскизному проекту 2 Инженерконструктор 1к, Инженерконструктор 2к 70 Технический проект Разработка узлов и алгоритмов работы 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 80 Расчеты потребных технических ресурсов 1 Инженерконструктор 2к 110 Разработка системы автоматизации 1 техник 120 Составление спецификации 1 техник 30 Составление пояснительной записки к техническому проекту 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 140 Рабочий проект Составление и утверждение ТЗ на экспериментальный модуль 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к, 60 Составление заявки и техничсекого задания для подрядных работ 2 Инженерконструктор 2к категории, техник 30 Составление технического описания 2 Инженерконструктор 1к, Инженерконструктор 2к 30 Технологическая подготовка производства Разработка технологического процесса производства 1 Ведущий инженер 70 Поизводство Изготовление узлов 2 Инженерконструктор 2к, техник 170 Испытания Тестирование опытной модели системы 2 Инженерконструктор 2к, техник 110 Корректировка ТД Корректировка и оформление окончательного комплекта технической документации 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 80 Прием ОКР Передача выполненного проекта заказчику 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 40

Таблица 7. Расчет фонда оплаты труда разработчиков Должность Д. О., руб/мес Оплата, руб/день Продолжительность работ, дни Итого, руб. Ведущий инженер 16 600 754,5 69 52 061

Инженерконструктор 1к 14 280 649,1 73 47 384

Инженерконструктор 2к 12 598 572,6 77 44 090

Техник 10 597 482,7 66 31 858

Итого тарифная З.П. 175 393

Доплаты (30% от тарифн. З.П.) 52 618

Основная З.П. 228 011

Дополнительная З.П. (5% от осн. ЗП) 11 401

Сумма основной и дополнительной З.П. 239 412 ЕСН (26%) 62 247

Итого расходы на заработную плату 301 659

5.

2. Определение себестоимости внедрения системы

Таблица 8. Расчет стоимости изготовления опытной модели Статья расходов Позиция Стоимость, руб Основные и вспомогательные материалы Пневматические узлы и комплектующие 352 430

Датчики автоматизации 31 980

Исполнительные устройства 156 700

Контроллер управления 54 200

Прочие компоненты 246 400

Расходные материалы, крепеж 273 500

Сборка модели системы 158 200

Испытания системы 64 000

Дополнительные расходы на испытания

Итого: 1 387 410

Суммарная стоимость разработки изделия с учетом изготовления и испытаний опытного образца составляет 1 689 069 руб.

5.

3. Определение экономической эффективности от внедрения системы автоматизации

При проектировании систем автоматизации осуществляют расчеты, позволяющие оценить ожидаемую экономическую эффективность и внести необходимые коррективы для ее увеличения.

Основным количественным показателем экономической эффективности являются годовая экономия и срок окупаемости.

Годовой экономией называют разность между расходами на эксплуатацию двух аналогичных установок с разными степенями автоматизации. Годовую экономию Э рассчитывают по формуле Э = Рн — Ра где Рн, Ра — эксплуатационные расходы на машину или установку соответственно с меньшей и большей степенью автоматизации.

Сроком окупаемости называют интервал времени, в течение которого капитальные затраты компенсируются экономией эксплуатационных расходов. Срок окупаемости О определяется по формуле О = К/Э где К — капитальные затраты.

Величина срока окупаемости позволяет оценить целесообразность капитальных вложений. Применение системы автоматизации принято считать целесообразным при сроке окупаемости, не превышающем 5 лет (при условии срока службы не менее 10 лет).

Эксплуатационные расходы складываются из отдельных составляющих, однако при расчете необходимо учитывать только те из них, которые изменяются в результате автоматизации. К ним относят затраты на заработную плату Сзп, электроэнергию Сэ, охрану труда Сот, амортизацию средств автоматизации Са, текущий их ремонт Стр и прочие аналогичные весомые расходы. Все затраты должны быть отнесены на период в 1 год. Следовательно, годовые эксплуатационные расходы Р составляют Р = Сзп + Сэ + Сот + Стр + Са + Сдоп По этой формуле можно найти величины Ра и Рн, причем в результате автоматизации, как правило, составляющие Сзп, Сэ и Сот уменьшаются, а Стр и Саувеличиваются.

Кроме того, в результате автоматизации повышается качество изготовляемой продукции, снижается время на операции технологичсекого процесса и пр. Учесть все эти показатели трудно, поэтому обычно они составляют положительный запас расчета.

Практика показывает, что обычно основным источником экономии становится заработная плата.

Размер первоначальных капитальных вложений К вычисляют как сумму затрат Сп на приобретение приборов и средств автоматизации и затрат См на их монтаж и пусконаладочные работы К = Сп + См Величину К обычно находят на основании сметнофинансового расчета, выполняемого при составлении рабочего проекта.

К = Сп + См = 301 659 + 1 387 410 = 1 689 069 руб Рн = Сзп + Сэ + Сот + Стр + Са + Сдоп = 465 000 + 187 800 + 63 250 + 44 800 + 23 000 = 483 850 руб Ра = Сзп + Сэ + Сот + Стр + Са + Сдоп = 48 000 + 84 500 + 7800 + 75 400 + 23 000 = 238 700 руб Э = Рн — Ра = 1 133 850 — 238 700 = 895 150 руб О = К/Э = 1 689 069/895150 = 1.89 лет.

5.

4. Выводы по главе 5

В рамках данного раздела была определена стоимость разработки системы — порядка 300 000 рублей, что является относительно невысокой. Стоимость реализации системы с учетом испытаний и внедрения составляет не более 2 000 000 рублей. Экономический эффект от системы автоматизации позволяет обеспечить срок окупаемости вложений менее 2 лет что является весьма высоким показателем для промышленных предприятий.

Заключение

В рамках дипломного проектирования была разработана автоматизированная система покраски кузовов автомобилей. В работе были рассмотрены технология окраски автомобилей, выполнен обзор аналогов и формулирование требований к разрабатываемой системе, механический и пневматический расчет приспособления, а также разработана система пневматического питания, автоматизация устройства и разработка блока управления. В эксплуатационном разделе были подробно рассмотрены вопросы алгоритма управления системы, адаптации системы для различных моделей и модификаций кузовов автомобилей и определены показатели эксплуатационной надежности. В разделе по безопасности жизнедеятельности были выявлены опасные и вредные производственные факторы и разработаны меры по их минимизации, а в рамках техникоэкономического обоснования выполнен расчет стоимости разработки и реализации системы и определены планируемые показатели окупаемости системы.

Библиографический список

Абдулаев Д.А., Арипов М. Н. Передача дискретных сообщений в задачах и упражнениях. М., Радио и связь, 1985

Арзамасов Б.Н., Бромстрем В. А. и др. Конструкционные материалы, Справочник. М., Машиностроение, 1990

Арипов М. Н. Захаров Г. П. Малиновский С. Т. Цифровые устройства и микропроцессоры. М., Радио и связь, 1988

Белов А. В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. СПб., Наука и Техника, 2005

Бобровников Л. З. Радиотехника и электроника. М., Недра, 1990

Боккер П. Передача данных. М., Связь. 1980

Браммер Ю.А., Пащук И. Н. Цифровые устройства. М., Высшая школа, 2004

Воронов А. А. Теория автоматического управления. М., Высш. шк., 1986

Гонаревский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М., Наука, 1986

Горячий Д.В. и др. Технология изготовления автомобильных кузовов. М., Машиностроение, 1989

Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. М., Энергоиздат, 1987

Гушенский Я. И. Определение экономической эффективности от внедрения систем автоматизации. М., Высшая школа, 1986

Дудников Е. Г. Автоматическое управление в химической промышленности. М., Химия, 1987

Ершов К. Г. Промышленная экология. Л., Машиностроение, 1988

Жидецкий В. С, Клюшин А. Г. Основы охраны труда. М., Высшая школа, 1996

Калабеков Б. А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов. М., Радио и связь, 1988

Калинина В. М. Безопасность жизнедеятельности на производстве. Л., Наука, 1989

Келим Ю. М. Типовые элементы систем автоматического управления. М., ИнфраМ, 2002

Клюев А. С. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования. М., Энергоатомиздат, 1989

Клюев А. С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. М., Высшая школа, 1990

Кузьмин М. П. Теплообменные аппараты, приборы автоматизации и испытания химических машин. М., Легкая и пищевая промышленность, 1986

Кулаков А. В. Автоматические контрольно измерительные приборы для химических производств. М., Химическая промышленность, 1985

Кунаев Д.А., Платов В. П. Средства автоматической защиты электроустановок. М., Энергия, 1988

Люлякин М.А., Николаев В. Г. Регулирование производительности компрессоров. М., Машиностроение, 1988

Майне К. Р. Датчики контроля и регулирования в гидравлических системах. М., Легкая и пищевая промышленность, 1988

Минько Э.В., Покровский А. В. Техникоэкономическое обоснование исследовательских и инженерных решений в дипломных проектах и работах. Свердловск, Издательство Уральского университета, 1990

Носкова Т. Н. Промышленная экология в современной России. М., Триэр, 2002

Пятин Ю. М. Материалы в приборостроении и автоматике, Справочник. М., Машиностроение, 1985

Пухальский Г. И., Новосельцева Т. Я. Проектирование дискретных устройств на ИМС. М., Радио и связь, 1990

Севастьянов М. А. Экономические аспекты автоматизации промышленных установок. М., Наука, 1994

Сивохин М. В. Охрана труда в химической промышленности. М., Высшая школа, 1989

Синельников А.Ф. и др. Кузова легковых автомобилей: обслуживание и ремонт. М., Транспорт, 1995

Шувалов В. П. Передача дискретных сообщений. М., Радио и связь, 1990

Чернецкий Ю.Ф., Учебное пособие по техническому обслуживанию автомобилей. М., Транспорт, 1991